مطالعه عددی فرآیند امولسیون‌سازی در دستگاه میکروسیال متقاطع

Abstract

امولسیون مخلوطی از دو مایع ممزوج نشدنی است که یکی از مایعات به صورت ریزقطرات در مایع دیگر پراکنده شده است. به مایعی که به صورت ریزقطرات است فاز گسسته و به مایع دیگر فاز پیوسته گفته می‌شود. یکی از روش‌های متداول برای امولسیون‌سازی استفاده از دستگاه‌های میکروسیال است که مطالعه جریان در این دستگاه‌ها اخیرا بسیار مورد توجه قرار گرفته است. در این تحقیق فرآیند تولید ریزقطره در دستگاه میکروسیال متمرکزکننده‌ی جریان با جریان‌های متقاطع و متعامد بر هم شبیه‌سازی شده است. در این راستا، تاثیر پارامترهای ویسکوزیته و دبی حجمیِ هر دو مایع در فرآیند امولسیون‌سازی بر تولید ریزقطره مورد بررسی قرار گرفته‌اند. نتایج حاصل نشان می‌دهند که افزایش دبی حجمی فاز گسسته به ازای دبی ثابتی از فاز پیوسته به تولید ریزقطرات درشت‌تر می‌انجامد در حالی که افزایش دبی حجمی فاز پیوسته به ازای دبی ثابتی از فاز گسسته منجر به کاهش اندازه ریزقطرات می‌شود. بررسی نتایج همچنین نشان می‌دهند که نسبت دبی حجمی فاز پیوسته به فاز گسسته از نقشی اساسی در تعیین اندازه ریز قطرات برخوردار است صرف نظر از اینکه کدام یک از دبی حجمی فاز گسسته یا دبی حجمی فاز پیوسته در فرآیند ثابت فرض شده باشند. بررسی تاثیر ویسکوزیته نیز نشان می‌دهد که اندازه ریز قطرات با افزایش ویسکوزیته فاز گسسته افزایش می‌یابد در حالی که افزایش ویسکوزیته فاز پیوسته موجب کاهش اندازه ریزقطرات می‌شود. مقایسه میان نتایج شبیه‌سازی با نتایج تجربی حاکی از دستیابی به توافق مناسبی میان آنهاست که صحت روش شبیه‌سازی را مورد تایید قرار می‌دهد.